티씨씨가운영하는블로그

SIP 패키지 개념과 Sharp의 3-D SIP 예

디지털 네트워크 정보시대의 도래에 따라 멀티미디어 제품, 디지털 가전, 개인용 디지털 기기 등의 제품이 급속히 성장하고 있습니다. SIP 기술은 MCM 기술의 연장으로서 RF 무선통신, Buletooth 모듈, 고성능 PC 카드, 이동용 비디오 전화용 카메라 모듈, 휴대폰, PDA 등과 같은 통신제품에 있어서 없어서는 안 될 핵심 패키징 기술입니다. 이같은 제품들은 매우 작은 크기, 전기적 고성능, 고기능, 저가 등의 특성을 요구하는데, 매우 작고, 특별한 기능을 갖는 SIP 패키지 부품은 이러한 수요자의 요구를 충족시키고 있습니다. SIP를 사용하면 최종 제품을 쉽게 설계할 수 있으며, 조립 또한 용이하여집니다. 결과적으로 SIP는 신뢰성과 가격 경쟁력을 통해 전체 시스템 가격을 낮출 수 있는 패키지 방법이라 할 수 있습니다.
SIP 기술은 하나 이상의 와이어 접속 또는 플립칩 접속된 소수의 반도체와 수동소자 등으로 구성되며, 특정한 기능을 갖는 블록 또는 모듈의 기능을 갖습니다. 또한 SIP는 일정한 규격화된 패키지 형태로, 예를 들면 BGA 패키지 등과 같이, 제작됩니다. SIP 기술은 단일형 패키지에 비해 다음과 같은 장점을 갖습니다.
- 반도체 소자를 가까이 패키지 함으로써 전기적 성능 향상
- 패키지 단계를 줄임으로써 저가 구현
- 시스템 보드 복잡성과 층 수를 감소
- 시스템 보드의 변화 없이 새로운 제품 개발기간 단축
- 설계의 유연성 및 재설계 용이
- 여러 시스템에 삽입함으로서 다양성

반응성 고분자 재료인 에폭시 시스템은 우수한 전기적, 열적, 그리고 기계적인 특성을 가지고 있기 때문에 초고압 케이블용 접속함 부품 제조에 많이 사용됩니다. 에폭시 제품은 레진, 경화제 그리고 충진재 등을 섞어서 금형 등의 틀에 집어 넣고 열을 가하여 경화시키고 이를 냉각 시키는 일련의 제조과정을 통하여 만들어집니다. 이러한 제조과정 중에 온도변화 및 내부에 삽입된 금속재료와의 재질 차이에 의해 잔류응력이 발생합니다. 이렇게 제조과정에서 발생하는 잔류응력은 사용중에 발생하는 열응력과 함께 작용하여 제품의 기능 저하를 일으킬 수도 있습니다. 따라서 이러한 잔류응력의 예측에 대한 연구가 필요합니다. 에폭시 제품의 제조과정에서 발생하는 잔류응력은 크게 경화과정 중에 발생하는것과 냉각과정중에 발생하는것으로 나뉘어진다고 알려져 있습니다.

실험을 통한 잔류응력의 예측은 시편을 통해 측정한 사례는 있으나 실제 제품에 대한 측정은 어렵고 비용도 많이 듭니다. 이러한 이유로 수치해석을 통한 에폭시 부품 제조과정중에 발생하는 잔류응력의 예측에 대한 필요성이 제기 되고 있습니다.

운영홈페이지 : http://www.tcctech.co.kr
QR 코드 :

Pb-Free와 고신뢰성 패키지의 Technical Road Map

반도체는 납을 이용하는 Soldering 공정을 통해 보드에 실장됩니다. 유럽을 중심으로 하는 환경유해 물질의 규제 움직임에 따라 반도체 업계는 Pb-Free Soldering공정을 개발하고 있습니다. 이 공정은 기존의 납보다 융점이 높은 납을 사용하므로 공정온도가 기존대비 약 20℃ 정도 상승하게 됩니다.

온도에 따른 물의 포화수증기압을 보면, Pb-Free Soldering공정에서는 기존공정보다 약 40%가 상승됩니다. 따라서 반도체에 흡습된 수분이 급격하게 기화되면서 스트레스(Stress)를 유발시키고 반도체 패키지는 이를 견디지 못하고 크랙이 발생하게 됩니다.

그림에 Pb-Free용 EMC 및 반도체의 Technical Road Map을 나타내었습니다. 신뢰성 측면에서 현재의 기술수준은 Soldering 온도 220~240℃에 JEDEC Level Ⅲ 수준이며, 궁극적으로는 환경친화성 EMC(Green Compound)를 전제로 하는  Soldering 온도 260℃(Pb-Free Soldering공정온도)에서 가장 높은 신뢰성 수준인 JEDEC Level Ⅰ을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해서 두 가지의 방향이 제안되고 있습니다.

첫째는 우선 신뢰성을 향상시키고 Pb-Free용 EMC를 개발하는 방향, 둘째로는 먼저 Pb-Free용 EMC를 개발한 후 신뢰성을 향상시키는 방향입니다. 고 신뢰성 EMC와 Pb-Free용 EMC는 배합설계에 차이가 있어 우선 순위에 따라 선택되어야 합니다. 일반적으로 대부분의 반도체업계에서는 후자를 선호하고 있습니다.

반도체의 신뢰성은 EMC에 가장 크게 영향을 받지만, 리드 프레임의 구조, 칩에 접착하는 접착제 및 공정조건에도 영향을 받으며, 이러한 모든 소재와 공정의 최적화를 통해 확보됩니다. 따라서 최종의 궁극적인 목표를 달성하기 위해서는 EMC 이외에도 반도체용 소재 및 공정조건까지도 체계적으로 연구하여 최적화가 이루어져야 합니다.

운영홈페이지 : http://www.tcctech.co.kr
QR 코드 :